电子线路课程设计题目

电子线路课程设计题目

（模电、数电部分）

一、锯齿波发生器

二、语音放大电路

三、可编程放大器

四、数字频率计

五、可调电源

六、汽车尾灯控制电路

2011．09

一、设计一高线性度的锯齿波发生器

要求：

（1）利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器；参考电路如图所示；

（2）在EWB中对该电路进行仿真；

（3）焊接电路并进行调试；调试过程中思考：

a、电路中两个三极管的作用是什么？其工作状态是怎么样的？

b、R3阻值的大小会对锯齿波的线性度产生什么影响？

c、输出锯齿波的幅值范围多大？

d、调节电路中的可调电阻对波形有什么影响？

e、LM324的作用是什么？

（4）参考电路图中采用的是结型场效应管设计的，若采用N沟道增强型VMOS管和555定时器来设计一高线性度的锯齿波发生器，该如何设计？

20K O

L M324

图2 高线性度锯齿波发生器的设计

二、语音放大电路的设计

通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。 要求：

（1） 采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设

语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV ，频率范围为100Hz~1KHz ，电路总体原理图如下所示；

具体设计方案可以参照以下电路：

图4 语音放大电路

（2） 仔细分析以上电路，弄清电路构成，指出前置放大器的增益为多少dB?通带滤波器

的增益为多少dB?

（3） 参照以上电路，焊接电路并进行调试。

a 、 将输入信号的峰峰值固定在5mV ，分别在频率为100Hz 和1KHz

的条件下测试前

置放大的输出和通带滤波器的输出电压值，计算其增益，将计算结果同上面分析

的理论值进行比较。

b、能过改变10K殴的可调电阻，得到不同的输出，在波形不失真的条件下，测试集

成功放LM386在如图接法时的增益；

c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开，观察对波形的影响，

其作用是什么？

d、扬声器前面1000uF电容的作用是什么？

注意：

１片LM324芯片有含有四个运放；集成功放采用LM386N-4；

三、可编程放大器的设计

采用计数器、模拟开关CD4066设计一增益可调的放大电路。其设计原理为：

根据以上原理，参考电路图5。图5中可以通过按键K来实现电路放大倍数的调节。

要求：

（1）根据以上原理，参考以下电路，设计一个增益可调的放大器；

（2）焊接电路前思考：

a、原理图中的输入隔离级、增益可控放大器、输出隔离级、输出放大器分别对应于电

路中的哪些运放？

b、图中74LS279的作用是什么？

c、整个电路中，放大倍数的可调范围多大？

d、RW和R5的作用是什么？发光二极管的作用是什么？74LS20的作用是什么？

（3）焊接电路并进行调试；

注意：

（1）TL084的引脚和LM324完全相同，本题中也可以采用LM324作为运放；

（2）74LS279的引脚和功能真值表如下：

（3）CD4066的内部结构和原理如下图所示：

I4 I3 I2 I1

S4

S3

S2

S1

O4

O3

O2

O1

D B

C A

1

3

9

1011

8

4

2

13

5

6

12

CD4066

9

10

11

12

13

148

7

6

5

4

3

2

1

SS

V

V DD

S1

S4S3

S2

D

C

B

A

图5 可编程放大器的设计

四、数字频率计的设计；

利用555时基电路和加减计数器/译码/锁存/驱动集成芯片CD40110设计一四位的数显式频率计。参考电路如图所示，555时基电路组成基准脉冲发生电路，它产生1Hz的方波信号，经与非门1反相后，作为控制信号加在IC2的输入端CP0上，产生时序控制信号，从而实现1秒钟内的计数，计数得到的值即是频率值。详细原理参照《电子技术实验与设计教程》（电子工业出版社）。

图6 数显式频率计电路

要求：

（1）根据以上电路原理，设计一数显式频率计；

（2）焊接电路前思考：

a、可调电阻RW1的阻值对测量精度有什么影响？

b、发光二极管LED1的作用是什么？VD1、VD2的作用是什么？

c、怎么改变所测的频率值范围？

注意：

（1）对于CMOS芯片不用的引脚不易作悬空处理；（2）电路中所用的数码管为共阴数码管；

五、可调电源的设计；

要求:

（1）参考电路图9，采用可调式三端稳压器LM317设计一个稳压电源，能得到+5~+15连续可调的直流电压，输出电流max 1o I A ；

（2）弄清纹波电压、电压调整率、电流调整率的概念；

（3）计算变压器的副边功率、整流管承受的反向峰值电压、稳压器的功耗（根据此功耗，选择合适的散热器）；

图9 可调电压源电路 注意：

（1）购买电子元件时不要遗漏保险丝和保险丝架以及稳压器的散热器； （２）电容滤波电路

电容滤波电路是最简单的滤波器，它是在整流电路的负载上并联一个电容C 。电容为带有正负极性的大容量电容器，如电解电容、钽电容等，电路形式如图9.1（a ）所示。

电容滤波是通过电容器的充电、放电来滤掉交流分量的。图9.1（b ）的波形图中虚线波形为桥式整流的波形。并入电容C 后，在u2>0时，D1、D3导通，D2、D4截止，电源在向RL 供电的同时，又向C 充电储能，由于充电时间常数τ1很小（绕组电阻和二极管的正向电阻都很小），充电很快，输出电压uo 随u2上升，当uC =

2

2U 后，u2开始下降u2

t1~t2时段内，D1~D4全部反偏截止，由电容C 向RL 放电，由于放电时间常数τ2较大，放电较慢，输出电压uo 随uC 按指数规律缓慢下降，如图中的ab 实线段。b 点以后，负半周电压 u2> uC ，D1、D3截止，D2、D4导通，C 又被充电至c 点，充电过程形成uo = u2的波形为bc 实线段。c 点以后，u2

~220V

R L

电，使负载获得如图9.1（b ）中实线所示的uo 波形。由波形可见，桥式整流接电容滤波后，

τ2越大，U0也就越大。当负载RL 开路时，τ2无穷大，电容C 无放电回路，U0达到最大，即Uo=

2

2U ；若RL 很小时，输出电压几乎与无滤波时相同。因此，电容滤波器输出电压在

2

22~

9.0U U 范围内波动，在工程上一般采用经验公式估算其大小，RL 愈小，输出平均

电压愈低，因此输出平均电压可按下述工程估算取值

（全波）

半波）

2o 2o 2.1(U U U U == （9-1）

为了达到式（9-1）的取值关系，获得比较平直的输出电压，一般要求5

(≥L R ～

)10C ω1

，

即

3

(L ≥C R ～)5T 1

（9-2）

式中T 电源交流电压的周期。

对于单相桥式整流电路而言，无论有无滤波电容，二极管的最高反向工作电压都是2U2。 关于滤波电容值的选取应视负载电流的大小而定。一般在几十微法到几千微法，电容器耐压应大于

2

2U 。

（３）稳压电源的主要指标

稳压电源的技术指标分为两种：一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括电压调整率、电流调整率、温度系数及纹波电压等。一种是工作指标，指稳压器能够正常工作的工作区域，以及保证正常工作所必须的工作条件，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围以及极限参数等。下面只介绍常用的几种，其它参数见有关书籍。

u 1

u

①电压调整率SU

电压调整率是表征稳压器稳压性能的优劣的重要指标，是指在负载和温度恒定的条件下，输出电压的相对变化量与输入电压变化量的百分比，即

%

100/00U ???=

I

U U U S

工程上还有一个类似的概念，称为稳压系数S ，是指在负载不变的条件下输出电压变化量与输入电压变化量之比。 ②电流调整率SI

电流调整率是反映稳压器负载能力的一项重要指标，又称为电流稳定系数。它表征当输入电压不变时，在规定的负载电流变化的条件下，输出电压的相对变化量，即

%

100I ??=

O

O U U S

工程上也有一个类似的概念，称为输出电阻R0，定义为负载变化时输出电压变化量与负载输出电流变化量之比。 ③输出电压的温度系数ST

输出电压的温度系数是指在负载和输入电压不变的条件下，输出电压的相对变化量与环境温度变化量的百分比，即

%

100/0

T ???=

T

U U S O

式中的ST 表示稳压电路的热稳定性，ST 越小表示稳压电路的热稳定性越好。ST 单位是ppm/0C 。 （４）集成稳压器 ①三端固定式集成稳压器

三端固定集成稳压器有三个端子：输入端Ui 、输出U0和公共端COM 。输入端接整流滤波电路，输出端接负载；公共端接输入、输出的公共连接点。其内部由采样、基准、放大、调整和保护等电路组成。保护电路具有过流、过热及短路保护功能。

三端固定集成稳压器有许多品种。常用的是

7800/7900系列。7800系列输出正电压，其输出电压有5V 、6V 、8V 、10V 、12V 、15V 、18V 、20V 、24V 等品种。该系列的输出电流分5档，7800系列

是1.5A ，78M00是0.5A ，78 L00和是0.1 A ，78T00是3A ，78H00是5A 。 7900系列与7800系列所不同的是输出电压为负值。

图9-2为三端集成稳压器LM7805和LM7905作为

固定输出电压的典型应用。正常工作时，输入、输出电压差2～3V 。C1为输入稳定电容，其作用是减小纹波、消振、抑制高频和脉冲干扰，C1一般为0.1~0.47μf 。C2为输出稳定电容，其作用是改善负载的瞬态响应， C2一般为1μF 。使用三端稳压器时注意一定要加散热器，否则是不能工作到额定电流。

②三端可调式集成稳压器

三端可调式集成稳压器是在固定式集成稳压器基础上发展起来的。它的三个端子为输入端Ui ，输出端U0，可调端ADJ 。其特点是可调端ADJ 的电流非常小，用很少外接元件就能方便地组成精密可调的稳压电路和恒流源电路。

三端集成稳压器也有正电压输出LM117、LM217和LM317系列，负电压输出LM137、LM237

和LM337系列。输出电压在1.25~37V 范围内连续可调。LM317是三端可调稳压器的一种，它具有输出1.5A 电流的能力，典型应用的电路见图9-3。图中R1、R2组成可调输出电压网络，输出电压经过R1、R2分压加到ADJ 端。

)

1(1

2R R U U REF O +

=

其中 UREF=1.25V ，R2为可变电位器。当R2变化时，U0在1.25~37V 之间连续可调。C2起滤除纹波的作用。

前述三端稳压器的缺点是输入输出之间必须维持2－3V 的电压差才能正常的工作，

在

C

1

.

.

.

.

电池供电的装置中不能使用，例如，7805在输出1.5A时自身的功耗达到4.5W，不仅浪费能源还需要散热器散热。Micrel公司生产的三端稳压电路MIC29150，具有3.3V、5V和12V 三种电压，输出电流1.5A，具有和7800系列相同的封装，与7805可以互换使用。该器件的特点是：压差低，在1.5A输出时的典型值为350mV，最大值为600mV；输出电压精度 ；最大输入电压可达26V，输出电压的温度系数为20ppm/℃，工作温度－40~125℃；

%

2

有过流保护、过热保护、电源极性接反及瞬态过压保护（－20~60V）功能。该稳压器输入电压为5.6V，输出电压为5.0V，功耗仅为0.9W，比7805的4.5W小的多，可以不用散热片。如果采用市电供电，则变压器功率可以相应减小。MIC29150的使用与7805完全一样。

六、汽车尾灯控制电路

设计要求：

设计一个汽车尾灯控制电路，实现对汽车尾灯显示状态的控制。汽车尾部左、右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），根据汽车运行情况，指示灯有四种不同的状态：1）汽车正常行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；

2）汽车右转弯行驶时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮，左侧的指示灯熄灭；

3）汽车左转弯行驶时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮，右侧的指示灯熄灭；

4）汽车临时刹车时，所有指示灯同时处于闪烁状态。

逻辑关系设计：

由于汽车尾灯有四种不同的状态，可用2个开关变量进行控制，假定用开关S1和S0进行控制，可以列出尾灯显示状态与汽车运行状态的关系表。

在汽车左、右转弯行驶时，可用一个三进制计数的输出去控制译码电路顺序输出低电平，按照要求顺序循环点亮三个指示灯。假定三进制计数器的状态用Q1、Q0表示，可得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系，即汽车尾灯控制逻辑功能表如表所示。（1表示熄灭，0表示点亮）

汽车尾灯总体电路：

+5V

所需主要器件：

2片74LS08，74LS76，74LS86，74LS04，74LS10，74LS138

思考题：

1、根据逻辑关系设计和总体电路图对电路的基本工作原理进行分析和理解；

2、根据模式控制电路分模式控制电路的设计。